矿石收音机的原理和结构
来源：科技小制作网 作者：皮蛋豆腐 时间：2009-09-18
这是为了配合科技小制作网
www.52zhizuo.com的第一次活动——制作矿石收音机，所作的专题之一：矿石收音机的原理及结构。
1、什么是矿石收音机
所谓矿石收音机，就是利用天然矿石作为检波元件的（例如方铅矿），不需要电源的，一种早期的、结构简单的收音机。现在把用检波二极管来代替矿石，但是采用相同电路的也叫做矿石收音机。
2、为什么要学习制作矿石收音机
矿石收音机是结构最简单的收音机，通过学习制作，可以很好地理解收音机的原理，即使最复杂的现代收音机，也不过是在此基础上的改进而已。推而广之，一切利用无线电的设备，接收无线信号的基本原理，都不过如此。因此学习制作矿石收音机，是无线电技术的入门功课之一。
3、通过学习制作矿石收音机，我们能够学到什么
a.无线电信号的发射、接收原理；
b.什么是谐振回路，如何调谐；
c.二极管检波电路；
下图是一种典型的使用二极管的矿石收音机，只有4个器件，当然要让它发声，通常还需要一根二、三十米长的天线：
这样简单的一套装置，就能收听到远方的无线电信号？我们平常见到的收音机可不是这样的啊！如果您还有所怀疑，且听我们从无线电信号的基本原理讲起，最终让大家彻底理解矿石收音机是如何工作的。
1、什么是无线电波
在中学学习过电磁学，就会知道竖直导体棒如果通过电流，周围就会环绕着磁场，如果通过导体的电流是周期性变化的，那么环绕它的磁场也会相应地发生周期性的变化。
如下图所示，如果电流变化的频率足够高，就会在空气中发生连锁反应，这个变化的磁场感生出另外一个变化的电场，而变化的电场又感生出另外一个变化的磁场……循环往复，我们说形成了电磁波，在特定的频率内，我们叫这根导体棒发射出了无线电波。
2、如何接收无线电波
我们以矿石收音机常用的中波无线电为例，发射天线是一个几十米高的铁塔，可以看成是一根巨大的竖直导体棒。根据上面的描述，我们知道它产生的电场方向是上下的，磁场方向与电场垂直，是水平的。
根据电磁学的知识，我们知道一个线圈里有变化的磁场，就会感应出电流来。假如我们用一个圆环状的线圈做天线，把它放在无线电波的周期性变化的磁场里，那么线圈里就会感应出相应的电流，也就是说接收到无线电信号了。
为了让线圈能够接收到尽可能多的信号，线圈平面应该与磁场方向垂直，也就是说线圈必须竖直放置，“侧身”对着发射塔。
3、声音信号是如何通过无线电波发射和接收的
人类能够听到的声音频率在20到20000赫兹之间，这个频率远远低于无线电波的频率，例如中波无线电频率在545-1605KHz之间，也就是最低也要超过50万赫兹。声音信号因为频率太低，不能通过天线直接发射出去。
但是我们可以把无线电波当成马，让人类的声音信号“骑着”无线电波出去。如下图，无线电波的频率不变，但强度随着声音信号的变化而变化。
我们用天线接收到这种强弱不断变化的无线电波，通过收音机还原成声音信号，就可以用耳朵听了。
4、矿石收音机是如何工作的
矿石收音机有两个功能：a:接收无线波；b:将其还原成声音信号。
我们首先来说明如何接收无线电波。
首先应该有一个天线，我们以上面说到的圆环型天线为例，如下图，但是光有一个天线还不行，天线线圈两端还并联有一个电容。
我们平常使用收音机调台，调的就是这个电容，它也因此被叫做调谐电容。
声学里有个“共振”的概念，电磁学里同样也有。一个音叉的频率是1000赫兹，另一个音叉要与它共振，频率也要是1000赫兹。同样，1000千赫兹（1000KHz）的电磁波，要求接收天线的频率也是1000千赫兹。
决定音叉共振频率的因素有2个：它的材料和形状。铜和铁发出的声音频率当然不同，这是材料的影响；长条的和圆球的共振频率也不一样，这是形状的影响。决定无线电发射、接收装置频率的也有2个因素：线圈和电容器。我们用电感L来表示线圈的特性，电容C来表示电容器的特性。
我们把电容和电感一起组成的电路叫谐振回路，显然不同的电容C和电感L的组合对应不同的频率，假如我们要接收1000KHz的电波，通过调节电容和电感，让谐振回路的频率正好等于1000KHz，那么我们可以说这个回路对于1000KHz的电波调谐了。
一般每个电台都有一个自己的频率，比方中央人民广播电台是中波981KHz，矿石收音机装上天线，通过调谐装置，就能够收到想要的电台了。
再说如何还原无线电波里的声音信号。
天线收到特定频率的电波，把它变成电路里震荡的电流信号，让这个电流信号直接去驱动耳机，会听到声音么？如下图：
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